Фораминиферы: строение и экология. Фораминиферы строение раковина Где обитают фораминиферы

Размножение фораминифер происходит довольно сложно и у большинства видов связано с чередованием двух разных форм размножения и двух поколений. Одно из них бесполое, второе - половое. В настоящее время процессы эти изучены у многих видов фораминифер.

На рисунке изображен жизненный цикл фораминиферы Elphidium crispa.

Этот вид представляет собой типичную многокамерную фораминиферу со спирально закрученной раковинкой. Начнем рассмотрение цикла с многокамерной корненожки, обладающей маленькой зародышевой камерой в центре спирали (микросферическое поколение).

В цитоплазме корненожки первоначально имеется одно ядро. Бесполое размножение начинается с того, что ядро последовательно несколько раз делится, в результате чего образуется множество небольшого размера ядер (обычно несколько десятков, иногда свыше сотни).

Затем вокруг каждого ядра обособляется участок цитоплазмы и все протоплазматическое тело корненожки распадается на множество (по числу ядер) одноядерных амебообразных зародышей, которые выходят через устье наружу. Сразу же вокруг амебовидного зародыша выделяется тонкая известковая раковинка, которая и явится первой (эмбриональной) камерой будущей многокамерной раковины. Таким образом, при бесполом размножении на первых стадиях своего развития корненожка является однокамерной. Однако очень скоро к этой первой камере начинают добавляться следующие. Происходит это так: из устья сразу выступает наружу некоторое количество цитоплазмы, которая тотчас же выделяет раковинку. Затем наступает пауза, в течение которой простейшее усиленно питается и масса протоплазмы его увеличивается внутри раковины. Затем вновь часть цитоплазмы выступает из устья и вокруг нее образуется очередная известковая камера. Этот процесс повторяется несколько раз: возникают все новые и новые камеры, пока раковина не достигнет характерных для данного вида размеров.

Таким образом, развитие и рост раковины носит ступенчатый характер. Размеры и взаимное положение камер определяется тем, какое количество протоплазмы выступает из устья и как эта протоплазма располагается по отношению к предшествующим камерам.

Рис. 35. Жизненный цикл фораминиферы
Elphidium crispa: слева внизу - выход зародышей, образовавшихся в результате бесполого размножения; сверху-выход гамет и их копуляция.

Мы начали рассмотрение жизненного цикла Elphidium с раковинки, обладавшей очень маленькой эмбриональной камерой. В результате бесполого размножения получается раковинка, эмбриональная камера которой значительно крупнее, чем у той особи, которая приступала к бесполому размножению. В результате бесполого размножения получаются особи макросферического поколения, которые существенно отличаются от дающего им начало микросфериче85 ского поколения. В данном случае потомство оказывается не вполне похожим на родителей.

Каким же путем возникают особи микросферического поколения?

Они развиваются в результате полового размножения макросферического поколения. Происходит это следующим образом. Как и при бесполом размножении, половой процесс начинается с деления ядра. Количество образующихся при этом ядер значительно больше,чем при бесполом размножении. Вокруг каждого ядра обособляется небольшой участок цитоплазмы, и таким путем формируется огромное количество (тысячи) одноядерных клеток х. Каждая из них снабжена двумя жгутиками, благодаря движению которых клетки активно и быстро плавают. Эти клетки являются половыми клетками (гаметами). Они сливаются друг с другом попарно, причем слияние затрагивает не только цитоплазму, но и ядра. Этот процесс слияния гамет и есть половой процесс. Образующаяся в результате слияния гамет (оплодотворения) клетка носит название зиготы. Она дает начало новому микросферическому поколению фораминиферы. Вокруг зиготы сразу же по ее образовании выделяется известковая раковина - первая (эмбриональная) камера. Затем процесс развития и роста раковины, сопровождающийся увеличением числа камер, осуществляется по тому же типу, как и при бесполом размножении. Раковина получается микросферической потому, что размер зиготы, выделяющей эмбриональную камеру, во много раз меньше одноядерных амебовидных зародышей, образующихся при бесполом размножении. В дальнейшем микросферическое поколение приступит к бесполому размножению и вновь даст начало макросферическим формам.

На примере жизненного цикла фораминифер мы встречаемся с интересным биологическим явлением закономерного. У некоторых видов фораминифер не все ядра участвуют в формировании гамет. Часть их остается в виде вегетативных ядер, не участвующих в процессах размножения. Этим вегетативные ядра напоминают макронуклеусы инфузорий. редования двух форм размножения - бесполого и полового, сопровождающегося чередованием двух поколений - микросферического (развивается из зиготы в результате оплодотворения) и макросферического (развивается из одноядерных амебоидных зародышей в результате бесполого размножения).

Отметим еще одну интересную особенность полового процесса фораминифер.

Известно, что у большинства животных организмов половые клетки (гаметы) бывают двух категорий. С одной стороны, это крупные, богатые протоплазмой и запасными питательными веществами неподвижные яйцевые (женские) клетки, а с другой - мелкие подвижные сперматозоиды (мужские половые клетки). Подвижность сперматозоидов обычно связана с наличием у них активно двигающегося нитевидного хвостового отдела.

У фораминифер, как мы видели, морфологических (структурных) различий между половыми клетками нет. По строению своему все они одинаковы и благодаря наличию жгутиков обладают подвижностью. Здесь нет еще структурных различий, которые позволили бы различать мужские и женские гаметы. Такая форма полового процесса является исходной, примитивной.

Огромное большинство современных видов фораминифер являются придонными (бентическими) организмами, встречающимися в морях всех широт от прибрежной зоны вплоть до самых больших глубин мирового океана. Изучение распределения корненожек в океане показало, что оно зависит от ряда факторов внешней среды - от температуры, глубины, солености. Для каждой из зон типичны свои виды фораминифер. Видовой состав фораминифер может служить хорошим показателем условий среды обитания.

Среди фораминифер имеются немногочисленные виды, ведущие планктонный образ жизни. Они постоянно «парят» в толще водяной массы. Типичный пример планктонных фораминифер - разные виды глобигерин (Globigerina, рис. 36). Строение их раковинок резко отличается от строения раковинок донных корненожек. Ра86 новинки глобигерин более тонкостенные, а главное, несут многочисленные расходящиеся во все стороны придатки - тончайшие длинные иглы. Это одно из приспособлений к жизни в планктоне. Благодаря наличию игл поверхность тела, а именно отношение поверхности к массе - величина, называемая удельной поверхностью, возрастает. Это увеличивает трение при погружении в воду и способствует «парению» в воде.

Рис. 36. Планктонная фораминифера Globigerina bulloides.

Широко распространенные в современных морях и океанах фораминиферы были богато представлены и в прежние геологические периоды начиная с самых древних кембрийских отложений. Известковые раковинки после размножения или смерти корненожки опускаются на дно водоема, где входят в состав отлагающегося на дне ила. Процесс этот совершается десятки и сотни миллионов лет; в результате на дне океана образуются мощные отложения, в состав которых входит несметное количество раковинок корненожек. При горообразовательных процессах, которые совершались и совершаются в земной коре, как известно, некоторые области дна океана поднимаются и становятся сушей, суша опускается и становится дном океана. Большая часть современной суши в различные геологические периоды была дном океана. Это относится в полной мере и к территории Советского Союза (за исключением немногих северных районов нашей страны: Кольский полуостров, большая часть Карелии и некоторые другие). Морские донные отложения на суше превращаются в горные осадочные породы. Во всех морских осадочных породах присутствуют раковинки корненожек. Некоторые же отложения, как например меловые, в основной своей массе состоят из раковин корненожек. Столь широкое распространение фораминифер в морских осадочных породах имеет большое значение для геологических работ, и в частности для геологической разведки. Фораминиферы, как и все организмы, не оставались неизменными. В течение геологической истории нашей планеты происходила эволюция органического мира. Изменялись и фораминиферы. Для разных геологических периодов истории Земли характерны свои виды, роды и семейства фораминифер.

Известно, что по остаткам организмов в горных породах (окаменелостям, отпечаткам и т. п.) можно определить геологический возраст этих пород . Для этой цели могут быть использованы и фораминиферы. Как ископаемые они благодаря своим микроскопическим размерам представляют очень большие преимущества, так как могут быть обнаружены в очень небольших количествах горной породы.

При геологической разведке полезных ископаемых (в особенности при разведке нефти) широко используется метод бурения. При этом получается колонка породы небольшого диаметра, охватывающая все слои, через которые прошел бур. Если эти слои представляют собой морские осадочные породы, то в них при микроскопическом анализе всегда обнаруживаются фораминиферы. Ввиду большой практической важности вопрос о приуроченности определенных видов фораминифер к тем или иным осадочным породам известкового возраста разработан с большой степенью точности.

Фораминиферы не являются животными, растениями или грибами. Они относятся к протистам — группе эукариотов (т. е. организмов, клетки которых имеют ядро), которые не относятся больше никуда. Такая вот странность.

Она была во‑от такая!

В сегодняшней действительности фораминиферы имеют типичный «одноклеточный» размер — очень небольшие доли миллиметра. А в далеком прошлом встречались виды, дораставшие до 20 см.

А где живут?

Это в основном морские существа, преимущественно населяющие либо тропические воды, либо полярные, причем в первом случае видовое разнообразие явно больше. Больше и само количество обитателей — в тропиках оно достигает 100 тыс. особей на кубометр воды, а средний показатель по Мировому океану — всего 10 штук на кубометр.

Всегда в воде?

На самом деле нет. Их находили в донных отложениях на глубине до 16 метров от уровня дна. Нет никаких причин думать, что они попали туда случайно, они там живут.

А в чем их «фишка»?

Фораминиферы всегда имеют наружный скелет — раковину. Она иногда имеет причудливую форму. Раковина может быть известковой (вспомним мел), хитиновой, как панцирь у насекомых, или «сборной» (по-научному, агглютинированной) — состоящей из посторонних частиц, склеенных выделениями самой клетки. Как несложно догадаться, наибольшие шансы на попадание в палеонтологическую «летопись» имеет первый тип, наименьшие — второй.

Мел сейчас

Меловые отложения, образованные раковинками фораминифер, образуются и сейчас. Это глобугериновые отложения, образованные, преимущественно раковинками фораминифер рода Globigerina.

А если бы у человека была такая раковина?

Человек — многоклеточное существо. Фораминифера — одноклеточное. В этом их принципиальное различие.

Фораминиферы – это самый обширный отряд простейших животных подкласса корненожек, которые входят в класс саркодовых типа саркомастигофоры. К данному отряду относят более 4 тысяч видов этих животных. Все фораминиферы – это морские одиночные одноклеточные организмы, участвующие в образовании бентоса в придонных слоях. Планктонными организмами являются представители только двух семейств фораминиферов, они обитают в толще воды.

Представители данного отряда животных распространены в океанах и морях повсеместно. Они обнаружены во всех широтах и на любой глубине. Но в приполярных областях количество фораминифер в единице объема воды почти в сто раз меньше, чем в экваториальном поясе. Наибольшее разнообразие видов фораминиферов наблюдается в подпочвенных соленых водах и колодцах с соленой водой в Средней Азии. Ученые расценивают их, как остатки морской фауны.

Отличительной особенностью фораминиферов является наличие раковины – защитного образования, которое окружает тело животного снаружи. Это внешний скелет, его строение сложно, а форма разнообразна у разных видов. Раковина большинства фораминиферов известковая, иногда хитиноидная, реже состоит из песчинок, прилипших к слизи, покрывающей тело животного. Раковины могут быть однокамерные, многокамерные, в некоторых случаях ветвящиеся. В раковине имеется внутренняя полость, которая сообщается с окружающим пространством через множество пор и крупное отверстие – устье. Через поры и устье наружу из раковины выходят тонкие ложноножки (ризоподии), служащие для передвижения и улавливания пищи. Эти ризоподии соединяются между собой, формируя сеть, размеры которой превышают размеры самой раковины. Это приспособление для охоты на многочисленные одноклеточные организмы – пищу для фораминиферов. По способу питания фораминиферы делят на фильтраторов, хищников и растительноядных.

Размеры клеток фораминиферов колеблются от 0,1 до 1 мм, вымершие виды достигали в диаметре 20 см. В клетке особи данного отряда может быть одно или несколько ядер, выполняющих различные функции, как у инфузорий. У планктонных форм фораминиферов для повышения плавучести в цитоплазме имеются включения пузырьков газа, капель жира и пресной воды.

Жизненный цикл фораминиферов – это чередование гаплоидного и диплоидного поколений. Зигота дает начало диплоидному поколению. После многократного деления ядра, особь становится многоядерной и распадается на множество гамет, из которых развивается гаплоидное поколение. Позднее гаметы копулируют, снова образуя диплоидные зиготы.

Ископаемые фораминиферы известны с кембрийского периода, хотя ученые полагают, что эти организмы появились на Земле еще в докембрии. Расцвет фораминиферов был в карбоновом и пермском геологическом периоде. В это время раковины после гибели этих организмов сформировали значительные слои осадочных горных пород – мела и известняка. Вследствие горообразовательных процессов дно морей с отложениями этих пород поднималось и превращалось в сушу. Так образовались горные хребты: Гималаи, Альпы, Пиренеи, состоящие преимущественно из фораминиферовых известняков, которые люди издавна используют как строительный материал и для получения извести. Ископаемые фораминиферы играют важную роль в стратиграфии палеозойских, мезозойских и кайнозойских отложений, то есть определения возраста горных пород.

Класс Foraminifera включает в себя саркодовых, преимущественно морских, имеющих раковину с одним или несколькими отверстиями – устьями, через которые наружу выходят тонкие длинные нитевидные отростки цитоплазмы – псевдоподии. Основными функциями псевдоподий являются передвижение и сбор пищи (диатомовых водорослей, бактерий), также они принимают участие в газообмене и иногда в построении раковины.

Общая характеристика

Агглютинированная раковина фораминиферы Astrorhiza sp.

Размеры раковин фораминифер колеблются в значительных пределах от микроскопических (0,02-0,05 мм) до достаточно крупных (до 100 мм). Существует условное разделение фораминифер на крупные и мелкие: к первой группе относятся представители отрядов Fusulinida и Nummulitida, ко второй – все остальные. Крупные фораминиферы имеют гораздо более сложное строение.

Раковины фораминифер отличаются по способу образования, числу и расположению камер. По способу образования и составу выделяются раковины агглютинированные и секреционные. Секреционные раковины образуются эктоплазмой клетки и имеют у большинства форм известковый, а у меньшинства - органический состав. Агглютинированные раковины состоят из посторонних частиц: зерен кварца, кальцита, спикул губок и др., скрепленных цементом, который образуется эктоплазмой подобно тому, как отмечено для секреционных раковин. Имеются и более сложные варианты, когда секреционные известковые раковины содержат примеси агглютинированных частиц.

Секреционная раковина фораминиферы Quinqueloculina costata

По числу камер фораминиферы подразделяются на одно-, двух- и многокамерные. Однокамерные раковины могут быть округлые, звездчатые, цилиндрические и пр. Двухкамерные формы состоят из шарообразной первой камеры и различно устроенной второй: почти цилиндрической в одном случае и в виде длинной клубкообразной либо спиральной - в другом.

Многокамерные раковины различаются способом расположения камер. Камеры могут следовать одна за другой в один ряд, чаще они окружают первую камеру спирально или клубкообразно. В клубкообразном типе навивания наблюдается закономерное либо незакономерное расположение камер. Спиральнозавитые раковины подразделяются на спирально-плоскостные, спирально-конические и спирально-винтовые.

Спирально-плоскостные раковины различаются между собой формой поперечного сечения оборотов и степенью их перекрывания (объемлемости). Если обороты только соприкасаются и снаружи видны все обороты, то раковина называется эволютной . Если последний оборот полностью перекрывает предпоследний, то раковина называется инволютной . В этом случае снаружи виден только последний оборот, а их действительное число можно определить лишь на поперечном разрезе. При частичном перекрывании оборотов выделяются переходные варианты: полуинволютные и полуэволютные раковины. Внешне инволютные раковины выглядят как монетовидные, если диаметр раковины значительно больше толщины (Д >> Т), линзовидные (Д > Т), шаровидные (Д = Т) и веретеновидные (Д << Т)

Принципы классификации

При разделении фораминифер на отряды учитываются прежде всего следующие признаки: способ образования (секреционная или агглютинированная) и состав раковины (известковая, псевдохитиновая, возможно кремневая), число камер и характер их расположения, т.е. тип навивания. Помимо этих признаков рассматривается тип устья и строение стенки раковины. В классе выделяют от 13 до 52 отрядов.

Образ жизни

Современная планктонная фораминифера Globigerina falconensis

Современные фораминиферы в подавляющем большинстве обитают в нормально-морских бассейнах на всех глубинах и широтах, достигая максимального разнообразия в сублиторали тропических морей. Меньшая часть фораминифер существует в солоноватоводных бассейнах типа Черного и Азовского морей. Некоторые фораминиферы встречаются в пресных водоемах и еще реже в подземных водах пустынь, как, например, в Каракумах и Сахаре.

Большинство современных фораминифер передвигаются по дну с помощью псевдоподий, т.е. являются подвижным бентосом , меньшинство входит в группу неподвижного бентоса, прикрепленного или свободнолежащего. Часть фораминифер приспособилась к планктонному образу жизни: Globigerinida, видимо некоторые Fusulinida (шарообразная стадия Scwagerina ).

Геологическое значение и породообразующая роль

Нуммулитовый известняк

Среди фораминифер с агглютинированной раковиной породообразующее значение имеют представители отряда Astrorhizida, скопления которых формируют рабдамминовые пески и песчаники. Скопления секреционных известковых раковин фораминифер приводят к образованию различных известняков и мергелей, называемых по преобладающему роду или отряду: известняки фузулиновые, швагериновые, нуммулитовые, глобигериновые и т.п.

Фораминиферы являются одной из основных групп, используемых в биостратиграфии для создания зональных схем. Верхний палеозой подразделяется на фораминиферовые зоны на основании распределения фузулинид, мезокайнозой – на основании распределения секреционных известковых фораминифер других отрядов, среди которых важную роль имеют планктонные Globigerinida. Также по фораминиферам проводят палеобиогеографические реконструкции, восстанавливают палеоэкологические условия морских бассейнов, комплексы фораминифер используют как показатели глубины (батиметрических зон) и солености.

Ссылки и литература

1. Михайлова И.А., Бондаренко О.Б. Палеонтология. Том 1. М.: Изд-во МГУ, 1997. 446 c. (djvu)

Фораминиферы

К классу Саркодовые (Корненожки) относятся морские одноклеточные животные, которых называют «фораминиферами», что в переводе с греческого означает «несущие поры».

Фораминиферы - это амебы, имеющие наружный скелет в виде известковой или органической раковинки, защищающей тело животного. Раковинки могут быть однокамерными или многокамерными, причем камеры часто располагаются в два ряда по спирали или соединяются лабиринтом каналов. Через многочисленные отверстия в стенках раковины наружу выступают тончайшие, соединяющиеся между собой ложноножки, похожие на корни растений.

Фораминиферы появились на нашей планете более полумиллиона лет назад. С тех пор эти простейшие стали обычными обитателями Земли. Современная фауна фораминифер насчитывает около 4 тыс. видов. После смерти амеб их раковинки оседают на дно морей, океанов и прекрасно сохраняются в ископаемом состоянии. Благодаря этому учеными описано свыше 30 тыс. вымерших видов фораминифер.

Обычные размеры большинства современных фораминифер от 0,1 до 1 мм, однако раковины некоторых вымерших видов достигали в диаметре 16 см. Это были настоящие гиганты мира простейших. Неудивительно, что первоначально такие раковины были описаны в качестве раковин моллюсков.

Ложноножки образуют вокруг фораминиферы тончайшую сеточку, диаметр которой во много раз превосходит диаметр раковины. К такой сеточке прилипают различные органические частички, мельчайшие одноклеточные водоросли, другие простейшие и даже небольшие многоклеточные животные, которыми и питаются фораминиферы.

Большинство видов фораминифер - это бентосные организмы, предпочитающие держаться возле океанического дна. У немногочисленных планктонных видов фораминифер раковинки тонкостенные, а кроме того, имеют многочисленные выросты в виде расходящихся во все стороны тончайших длинных игл. Благодаря такому приспособлению простейшие могут легко парить в толще воды.

Размножение у большинства видов фораминифер связано с чередованием двух поколений, одно из которых половое, а другое - бесполое. При этом половое поколение существует независимо. В мире растений такое случается часто, но среди животных самостоятельно живущее половое поколение известно только у фораминифер.

Скопившиеся на дне и слежавшиеся раковинки фораминифер входят в состав осадочных пород - известняков, некоторых песчаников, мела. Горообразовательные процессы иногда выносят такие породы над поверхностью океана. Известняки входят в состав высочайших гор планеты - Альп, Гималаев, Кавказа и многих других.

Известняки, включающие в себя раковинки вымерших фораминифер, издавна использовались людьми в качестве строительного материала. Из них строились египетские пирамиды, белокаменные храмы Москвы и Владимиро-Суздальской Руси. Академик А. Е. Ферсман писал по этому поводу: «Как ничтожно мал человек… перед микроскопической корненожкой, строящей в своей жизненной энергии целые горы, перед которыми кажутся ничтожными самые громадные сооружения человеческой техники».

Поскольку определенные виды фораминифер обитали только в определенные геологические эпохи, по их раковинкам можно с большой точностью определять возраст геологических пород. Особо важное значение фораминиферы имеют при определении возраста нефтеносных слоев.